激光常见知识
激光医学知识点
激光医学知识点激光医学是一门利用激光技术开展医疗和治疗的学科。
随着科技的进步，激光技术在医学领域发挥着越来越重要的作用。
本文将介绍一些与激光医学相关的知识点。
一、激光的概念和原理激光（Laser）是指当物质受到光或其他电磁辐射激发后，通过光放大和光放大器的共振辐射，使得产生的光具有极高的亮度、单色性和方向性。
激光的原理涉及电磁辐射、光子放大和受激辐射等物理现象。
二、激光在眼科中的应用1. 激光近视手术激光近视手术是利用激光技术对角膜进行矫正，以达到矫正近视的目的。
常见的激光近视手术包括LASIK、PRK和TransPRK等。
这些手术通过激光对角膜组织进行精确切削，改变角膜的形状，从而实现近视的矫正。
2. 激光白内障手术激光白内障手术是一种微创手术，常用于治疗老年性白内障。
患者在手术过程中通过激光器，将发生混浊的晶状体组织进行切削，然后置入人工晶状体，恢复视力。
三、激光在皮肤美容中的应用1. 激光去除痣、雀斑等色素性皮肤病变激光技术可以选择性地破坏目标组织中的色素颗粒，使其被机体排除出去。
因此，激光可以被用于去除脸上的痣、雀斑以及其他色素性皮肤病变。
2. 激光祛除青春痘和疤痕修复激光技术可以破坏痤疮细菌，减少炎症反应，并刺激胶原蛋白的再生。
此外，激光还可以通过破坏疤痕组织的方式，促进疤痕修复。
四、激光在外科手术中的应用1. 激光切割手术激光刀具有精确控制和高效切割的特点，常用于外科手术中对组织的切割和凝固。
激光刀在眼科手术、神经外科手术和肝胆外科手术等多个领域都有广泛应用。
2. 激光止血手术激光在外科手术中可以用来止血。
激光通过快速而精确地加热和蒸发血管内的血液，从而快速止血，并减少手术过程的出血量和出血时间。
五、激光在牙科中的应用1. 激光牙龈整形术激光牙龈整形术主要用于牙龈出血、牙龈肿胀和牙周炎等疾病的治疗。
激光能够精确切割和蒸发牙龈组织，减少手术创伤和出血，同时也可以促进牙龈的愈合。
2. 激光牙齿美白激光牙齿美白是利用激光技术激活牙齿美白剂，加速牙齿表面色素的分解和清除，从而达到牙齿美白的效果。
激光原理 知识点
激光原理知识点
激光原理的知识点包括:
1.黑体和黑体辐射:黑体是一种理想化的辐射体，黑体辐射是描述黑体发出的辐射规律的理论。
2.自发辐射、受激辐射和受激吸收:这是激光产生的基本过程。
即自发辐射产生光子，受激辐射放大光子，受激吸收则吸收光子。
3.光腔理论:涉及到光腔的稳定性条件、共轴球面腔的稳定性条件、开腔模式的物理概念和行射理论分析方法、高斯光東的基本性质及特征参数等。
4.电磁场和物质的共振相互作用:描述了光和物质相互作用的经典理论。
以及谱线加宽和线型函数等概念。
5.激光振落特性:涉及到激光的特性，如相干性好、方向性好、单色性好、亮度高，这些特性可以归结为激光具有很高的光子简并度。
6.光子简并度:是描述激光光子相干性的物理量。
7.光的多普勒效应:描述了光波在运动中由于光源和观察者的相对运动而产性频率变化的现象。
8.均匀增宽与非均匀增宽:描述了光谱线增宽的两种类型，均匀增宽通常是由于原子或分子的自然热运动引起的，而非均匀增宽则通常是由于原子或分子之间的碰撞弓|起的。
9.自然增宽和多普勒堵宽:自然增宽是由于原子或分子自旋的统计分布引起的，多普勒增宽是由于原子或分子的热运动引起的。
以上只是简单的列举，实际上激光原理所涵盖的知识点还有很多，需
要系统学习和实践。
制表：审核：批准：。
激光技术与应用复习知识点
激光技术与应⽤复习知识点1、激光的定义激光是由受激发射的光放⼤产⽣的辐射。
2、激光的基本特性单⾊性，⽅向性，相⼲性，⾼亮度。
3、空间相⼲性与时间相⼲性波在空间不同区域可能具有不固定的相位差，只有在⼀定空间范围内的光波才有相对固定的位相差，使得只有⼀定空间内的光波才是相⼲的。
这种特性叫做波的空间相⼲性。
与波传播时间差有关的，由不确定的位相差导致的，只有传播时间差在⼀定范围内的波才具有相对固定的位相差从⽽相⼲的特性叫波的时间相⼲性。
4、光⼦简并度光⼦属于波⾊⼦，⼤量光⼦集合遵从波⾊-爱因斯坦统计规律，处于同态的光⼦数不受限制。
虽然处于同⼀光⼦态的光⼦数并⾮严格的不随时间的变化，但其平均光⼦数是可以确定的。
这种处于同⼀光⼦态的平均光⼦数成为光⼦简并度。
5、激光器的基本组成及其应⽤激光器⼀般包括三个部分。
激光器的基本结构由⼯作物质、泵浦源和光学谐振腔三部分组成。
激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的⼀门综合技术，传统上看，它的研究范围⼀般可分为：激光焊接，激光切割，激光治疗，激光打标，激光打孔，激光热处理，激光快速成型，激光涂敷等。
6、⾃发辐射处于激发态的原⼦中，电⼦在激发态能级上只能停留⼀段很短的时间，就⾃发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出⼀个光⼦，这种辐射叫做⾃发辐射。
7、受激辐射在组成物质的原⼦中，有不同数量的粒⼦（电⼦）分布在不同的能级上，在⾼能级上的粒⼦受到某种光⼦的激发，会从⾼能级跳到（跃迁）到低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，⽽且在某种状态下，能出现⼀个弱光激发出⼀个强光的现象。
8、受激吸收处于低能级的原⼦(l E )，受到外来光⼦的激励下，在满⾜能量恰好等于低、⾼两能级之差(E ?)时，该原⼦就吸收这部分能量，跃迁到⾼能级(h E )，即h l E E E ?=-。
受激吸收与受激辐射是互逆的过程。
9、激光产⽣的必要条件受激幅射是产⽣激光的⾸要条件，也是必要条件。
激光相关知识
激光相关知识答案：激光是20世纪以来继核能、电脑、半导体之后，人类的又一重大发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。
英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是“通过受激辐射光扩大”。
激光的英文全名已经完全表达了制造激光的主要过程。
激光的原理早在 1916年已被著名的犹太裔物理学家爱因斯坦发现。
原子受激辐射的光，故名“激光”。
激光：原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。
被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。
因此激光相比普通光源单色性、方向性好，亮度更高。
激光应用很广泛，有激光打标、激光焊接、激光切割、光纤通信、激光测距、激光雷达、激光武器、激光唱片、激光矫视、激光美容、激光扫描、激光灭蚊器、LIF无损检测技术等等。
激光系统可分为连续波激光器和脉冲激光器。
扩展：一、激光的产生1916年爱因斯坦提出的“自发和受激辐射”理论是现代激光理论的物理学基础。
(一)受激吸收和光辐射受激吸收（激发或电离）：原子吸收一个光子而从低能级跃迁到高能级的过程。
受激吸收的特点：（1）不是自发产生的，必须有外来光子的“激发”；（2）外来光子的能量应等于原子激发前后两个能级间的能量差；（3）受激吸收对激发光子的振动方向、传播方向和位相没有任何限制。
自发辐射：在没有任何外界影响的情况下，高能态EH的原子会自发地跃迁到基态或者较低激发态EL，因为这种跃迁是不受外界影响而自发进行的，称为自发跃迁，如果跃迁时释放的能量是以光辐射的形式放出的，则这个过程叫做自发辐射。
受激辐射：处于高能级EH的原子在自发辐射之前，受到一个能量为hv ＝EH－EL的光子的“诱发”后，可释放出一个与诱发光子特征完全相同的光子而跃迁到低能级E L，这个过程称为受激辐射。
持续的受激辐射形成的光束就叫做激光。
激光专业知识
工作物质 全反射镜
激光输出
激光 部分反射镜
L
光学谐振腔
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第二章 激光的认识
第一节 激光器的结构图——内部结构图详解
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第二章 激光的认识
第二节 激光器的结构功能——工作物质
激光作为光学家族的一员，具有波粒二相性，一方面激光是由无数光子组成，具有光的 粒子性；另一方面，其本身也是一种电磁波。
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第一章 激光的概述
第五节 激光技术的应用——核聚变
激光控制核聚变
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第一章 激光的概述
第五节 激光技术的应用——激光导航星
天文台（激光导航星）
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第一章 激光的概述
第五节 激光技术的应用——测距与激光雷达
激光测距与激光雷达
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第二章 激光的认识
第一节 激光器的结构图——内部结构图
基态和激发态：当原子内所有电子处于可能的最低能级时，整个原子的能量最低，我 们称原子处于基态；当一个或多个原子电子处于较高的能级时，我们 称原子处于激发态。
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第二章 激光的认识
第四节 激光产生的原理——受激吸收/自发辐射
受激吸收：原子吸收入射光子（h=Eh-El），从低能态（El）跃迁到高能态（Eh）。
一般而言，激光的产生需要3个条件：
工作物质：激光的产生必须选择合适的工作介质，可以是气体、液体、固体或半导体。 关键是能在这种介质中实现粒子数反转，就被称为激活介质(active medium) 或工作物质。
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第二章 激光的认识
第二节 激光器的结构功能——激励源
激励源：为了使工作介质中出现粒子数反转，必须用一定的方法去激励原子体系，使处 于上能级的粒子数增加。如：电激励、光激励、热激励、化学激励等各种激励 方式被形象化地称为泵浦或抽运；只有不断泵浦才能维持上能级粒子数多于下 能级，不断获得激光输出。
激光基础知识
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激光简介
• 激光是20世纪以来，继原子能、计算机、半导体之后，人 类的又一重发明，被称为“最快的刀”、“最准的尺”、 “最亮的光”和“奇异的激光”。它的亮度为太阳光的 100亿倍。它的原理早在 1916 年已被著名的物理学家爱 因斯坦发现，但要直到 1960 年激光才被首次成功制造。 激光是在有理论准备和生产实践迫切需要的背景下应运而 生的，它一问世，就获得了异乎寻常的飞快发展，激光的 发展不仅使古老的光学科学和光学技术获得了新生，而且 导致整个一门新兴产业的出现。激光可使人们有效地利用 前所未有的先进方法和手段，去获得空前的效益和成果， 从而促进了生产力的发展。该项目在华中科技大学武汉光 电国家实验室和武汉东湖中国光谷得到充分体现，也在军 事上起到重大作用。
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激光产生条件：粒子数反转
• 当频率一定的光射入工作物质时，受激辐射和 受激吸收两过程同时存在，受激辐射使光子数增 加，受激吸收却使光子数减小。物质处于热平衡 态时，粒子在各能级上的分布，遵循平衡态下粒 子的统计分布律。按统计分布规律，处在较低能 级E1的粒子数必大于处在较高能级E2的粒子数。 这样光穿过工作物质时，光的能量只会减弱不会 加强。要想使受激辐射占优势，必须使处在高能 级E2的粒子数大于处在低能级E1的粒子数。这种 分布正好与平衡态时的粒子分布相反，称为粒子 数反转分布，简称粒子数反转。如何从技术上实 现粒子数反转是产生激光的必要条件。
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• • • •
通常激光器包括三个基本部分： 激光工作物质 外界激励源 光学谐振腔
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• 激光工作物质 • 是激光器中用于发射激光的物质。作为激光的工 作介质，必须是激活介质，即在外界能源激励下， 能在介质中形成粒子数反转（若介质在外界能源 激励下破坏了热平衡，使高能级上的粒子数大于 的能级上的粒子数，这种状态称为粒子数反转态。 在这种状态下光通过介质后得到放大，这种情况 称为有光增益，此时的介质为光增益介质。）红 宝石激光器的工作物质为含铬离子的红宝石，氦 氖激光器的工作物质是气体氖（氦为辅助工作物 质），常见的氩离子激光器的工作物质是气体氩。
激光知识点总结
激光知识点总结一、激光的工作原理激光是由激光管或半导体激光器等激光器件产生的一种特殊的光，其产生过程涉及到激发、放大和辐射三个过程。
激发过程是激光器内部能级的粒子被外部能量激发，处于高能级，即被激发态。
放大过程是被激发态的粒子受到反射膜的作用，在激光谐振腔内不断来回运动，使得光子通过受激辐射不断放大，形成激光能量。
辐射过程是形成激光光束的过程，激光能量通过谐振腔的光学放大产生足够的光强，经过半透过膜射出。
二、激光的分类根据激光器产生的机理、工作波长和应用领域不同，激光可以分为不同的类型。
常见的激光器包括气体激光器、固体激光器、半导体激光器等。
气体激光器主要包括CO2激光器、氩离子激光器等，工作波长主要在10.6微米和0.5微米左右。
固体激光器主要包括Nd:YAG激光器、Nd:YVO4激光器等，工作波长主要在1微米左右。
半导体激光器主要包括GaAs激光器、InGaN激光器等，工作波长主要在可见光和红外光区域。
三、激光的应用激光在各个领域都有着广泛的应用，包括医学、通信、材料加工等。
在医学领域，激光可以用于手术、治疗、检测等，例如激光近视手术、激光溶脂手术等。
在通信领域，激光可以用于光纤通信、激光雷达等，实现了信息的高速传输和大容量存储。
在材料加工领域，激光可以用于切割、焊接、打标等，高精度、高效率、非接触等优点，深受制造业的青睐。
四、激光的安全问题激光的应用虽然带来了很多便利，但同时也伴随着一些安全问题。
激光具有高能量密度、强聚焦性和直线传播性，如果被不当使用，可能会导致眼睛、皮肤等组织的损伤。
因此，在激光使用过程中，需要采取一系列的安全措施，包括佩戴防护眼镜、设置相应的警示标识、限制激光输出功率等，确保激光的安全使用。
总之，激光作为一种重要的光学技术，在科研和工程实践中有着广泛的应用，具有很高的经济和社会效益。
通过深入理解其工作原理、分类和应用等，可以更好地把握激光的特点和优势，更好地应用于实际工作中。
激光基础知识
激光基础知识问红光与绿光的区别？答：A, 波长不同：红光波长635-980nm,绿光波长532nm;B, 出光⽅式不同：红激光：在组成物质的原⼦中，有不同数量的粒⼦（电⼦）分布在不同的能级上，在⾼能级上的粒⼦受到某种光⼦的激发，会从⾼能级跳到（跃迁）低能级上，这时将会辐射出与激发它的光相同性质的光，⽽且当处于⾼能级上的粒⼦数⼤于低能级上的粒⼦数时，就能出现⼀个弱光激发出⼀个强光的现象。
这就叫做“受激辐射的光放⼤”，简称激光。
也就是红光不⽤外加任何装置，本⾝就会产⽣激光；绿激光: 是由808nmLD泵浦晶体产⽣激光问蓝紫光的光点为什么很弱？没有绿光那么亮？答：根据激光的原理，同功率的情况下，波长越短的激光就越亮，但由于⼈的视⾓对532nm波长的光容易吸收和敏感，错误的感觉就认为是绿光亮！问同功率的红光和绿光为什么红光不可以看到光束，⽽绿光可以？但红光反⽽⽐绿光传播得远？答：由于光波越短在⼤⽓中损耗越⼤，所以容易看到绿光的光柱⽽不容易看到红光的光柱；⼜因绿光光波容易被空⽓中的灰尘吸收，吸收的越多，反射就越多，我们看到的光柱也就越明显，同时，吸收的越多损耗也越⼤，所以同样功率红光⽐绿光传播的远。
也是为什么交通⽤的红绿灯，⽤红灯表⽰停⽌通⾏，⽽⽤绿灯表⽰放⾏。
问绿光最长可以持续多久点亮，持续点亮的稳定时间是多久？答: 绿激光根据不同功率点亮的时间会有所差别，便携式激光器室温（25°）下正常⼯作时间为⼩于10秒(指在该时间内功率不会低于要求值，⽽功率将随时间的增加⽽衰减，直⾄不亮；⼯作时间越长对LD和晶体的损坏就越严重，甚⾄烧坏LD）；⼯业⽤激光模组在室温和正确散热情况下可以长时间点亮（正确散热：⼯作时，必须把激光头部分固定在和激光头同体积或更⼤体积的⾦属体上）。
问便携激光器的LD和晶体⼀般在什么情况下会烧掉导致不出激光。
答：长时间⼯作。
由于长时间⼯作，激光器温度会随⼯作时间的增加⽽升⾼，从⽽导致损坏LD和晶体。
激光入门知识
一、激光产生原理1 、普通光源的发光——受激吸收和自发辐射普通常见光源的发光（如电灯、火焰、太阳等地发光）是由于物质在受到外来能量（如光能、电能、热能等）作用时，原子中的电子就会吸收外来能量而从低能级跃迁到高能级，即原子被激发。
激发的过程是一个“受激吸收”过程。
处在高能级（E2) 的电子寿命很短（一般为10 －8 ～10 －9 秒），在没有外界作用下会自发地向低能级（E1 ）跃迁，跃迁时将产生光（电磁波）辐射。
辐射光子能量为h υ=E2-E1这种辐射称为自发辐射。
原子的自发辐射过程完全是一种随机过程，各发光原子的发光过程各自独立，互不关联，即所辐射的光在发射方向上是无规则的射向四面八方，另外未位相、偏振状态也各不相同。
由于激发能级有一个宽度，所以发射光的频率也不是单一的，而有一个范围。
在通常热平衡条件下，处于高能级E2 上的原子数密度N2 ，远比处于低能级的原子数密度低，这是因为处于能级E 的原子数密度N 的大小时随能级 E 的增加而指数减小，即N ∝exp(-E/kT) ，这是著名的波耳兹曼分布规律。
于是在上、下两个能级上的原子数密度比为N2/N1 ∝exp{-(E2-E1)/kT}式中k 为波耳兹曼常量，T 为绝对温度。
因为E2>E1 ，所以N2 《N1 。
例如，已知氢原子基态能量为E1 ＝－13.6eV ，第一激发态能量为E2=-3.4eV ，在20 ℃时，kT ≈0.025eV ，则N2/N1 ∝exp （－400 ）≈0可见，在20 ℃时，全部氢原子几乎都处于基态，要使原子发光，必须外界提供能量使原子到达激发态，所以普通广义的发光是包含了受激吸收和自发辐射两个过程。
一般说来，这种光源所辐射光的能量是不强的，加上向四面八方发射，更使能量分散了。
2 、受激辐射和光的放大由量子理论知识知道，一个能级对应电子的一个能量状态。
电子能量由主量子数n(n=1,2, …）决定。
但是实际描写原子中电子运动状态，除能量外，还有轨道角动量L 和自旋角动量s ，它们都是量子化的，由相应的量子数来描述。
激光基础知识
按照 运转方式 分类：连续激光器、单次脉冲激光器、重复脉冲激光器、锁模激
光器、单模和稳频激光器、可调谐激光器
按照 显示波段 分类：远红外激光器、中红外激光器、近红外激光器、可见光激
光器、近紫外激光器、真空紫外激光器、X射线激光器
半导体激光器 半导体激光器，即用半导体材料（砷化镓GaAs、砷化铟InAs、铝镓砷 AlxGaAs、铟磷砷InPxAs）为工作物质的激光器。
品 品种 种不 不齐 齐
光器的 国内生产的光纤激 留在1μm 激射波长至今仍停 已经成 的波段上，而国外 2μm波长 功开发出1.5μm和 光器， 的人眼安全光纤激 安全光 这使得中国在人眼 到限制。 纤激光应用方面受
一 单一 长单 波长 波
缺 缺乏 乏高 高端 端产 产品 品
在高重复率、脉宽为皮 秒 或飞秒量级的商用超短 光 脉冲的锁模激光器方面 存 在很大的空白
半导体激光器结构图
PN结——半导体激光器的心脏 将P型半导体和N形半导体"紧密接触"，其接触面就形成PN结，在PN 结界面上存在多数载流子梯度，因而产生扩散运动，形成空间电荷区 及内部电场
零偏压时的PN结能带图
正向偏压时的PN结能带图
一些常见半导体激光器
单管 / C-mount封装
单管 / F-mount封装
常见的 工作物 质
液体
有机化合物液体 无机化合物液体
GaAs 、GaN……
半导体
自由电子
自由电子束
激光器“有多少种”？
Lorem ipsum dolor sit amet
激光器
按照 工作物质 分类：固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、
自由电子激光器
激光的原理及应用知识点
激光的原理及应用知识点1. 激光的定义和特性•激光（laser）是指产生具有高度聚束、单色性、相干性和高强度的光束的装置。
•激光的特性包括：单色性（具有极窄的频谱宽度）、聚束性（能够将光线聚焦成非常细小的光点）、相干性（光波之间存在一定的相位关系）、高强度（具有高能量密度）。
2. 激光的工作原理激光的工作原理基于受激辐射和光放大效应：•受激辐射：当处于激活态的原子或分子受到光的刺激时，会发射出与入射光子能量、相位和方向完全一致的新光子，这个过程就是受激辐射。
•光放大效应：当光通过介质（例如激光介质）时，受激辐射会导致光子数目的指数级增加，从而形成高度聚束、相干性极高的激光。
3. 激光的应用领域激光的特性使其在许多领域有着广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：3.1 激光切割和焊接•激光切割：利用激光的聚束性和高功率特性，可以将金属、塑料等材料快速、精确地切割成所需形状。
•激光焊接：激光焊接可以用于金属的精确焊接，以及材料的表面处理和改性。
3.2 激光医学•激光手术：激光可以在医疗领域用于精确切割、烧灼和凝固组织，实现手术的微创和精确性。
•激光美容：激光可以用于去除皮肤上的疤痕、色斑以及不良血管的治疗。
3.3 激光通信•光纤通信：激光作为光纤通信的光源，可以实现高速、远距离的信息传输，广泛应用于互联网和电信领域。
•激光雷达：激光雷达利用激光束测量目标物体的距离和速度，广泛应用于自动驾驶、测绘和航空领域。
3.4 激光制造•激光打印：激光打印利用激光束对打印介质进行非接触式打印，实现高速、高精度的打印效果。
•激光雕刻：激光雕刻利用激光束对材料进行精确刻划，广泛应用于工艺品、装饰品等领域。
3.5 其他领域应用除了上述应用领域，激光还被用于科研、军事、环境监测等领域。
例如激光光谱分析、激光制导导弹等。
4. 激光的安全性问题尽管激光在许多领域有着广泛应用，但激光的高强度和聚焦特性也带来了一些安全隐患。
在使用激光时，需要注意以下几点：•避免直接照射眼睛：激光束对眼睛有严重的损伤风险，因此需要避免直接照射眼睛。
激光原理重要知识点总结
激光原理重要知识点总结一、光的增益作用光的增益作用是指当激光器原子、分子或离子受到外界激励时，电子由基态跃迁到激发态的过程，然后通过受激辐射过程，释放出同频的光子，光子与原子、分子或离子碰撞后，再次受激辐射产生的光子数量比刚开始辐射的光子相同，这样逐渐增加，形成激光。
1. 受激辐射当自由的电子和可激发的原子或离子发生碰撞时，后者的电子可以从较低的激发态跃迁到高的激发态，此时发射的辐射光子就与入射的引激光的频率相同。
这种过程称为受激辐射。
2. 反转分布在激光器的工作状态下，使激光材料中原子、分子或离子的激发态的密度大于基态的密度，这种特殊的能级布局称为反转分布。
只有当反转分布具有足够的时间持续性，才能形成激光输出。
二、激光共振腔激光共振腔是由两个反射镜构成的，其中一个为半透反射镜，另一个为全反射镜。
它的主要功能是将光共振在腔内，使得只有与激光器频率一致的光才得以通过反射镜输出，而其它频率的光则在腔内循环反射，形成激光输出。
激光腔外的泵浦装置则通过激发工作物质的原子或离子的跃迁将能量传递给激光材料，使得激光器能够继续工作。
三、激光输出当光共振在激光器内部形成激光，并且通过激光腔的半透反射镜输出激光后，激光通过调制器、色散系统、光阑以及辐射器等设备，再通过光阑进行空间裁剪，在目标面形成所需要的光斑。
激光在输出过程中还需要考虑各种参数的调节和控制，以保证激光输出质量。
总的来说，激光技术以其高亮度、高品质、高能量密度、高单色性、高直线偏振度和相干度等优异的特性，已经在通信、医学、材料加工、军事、精密定位等领域得到了广泛的应用。
同时，激光技术的应用也在不断地拓展中，为各行各业带来更多的机遇和挑战。
激光原理复习知识点
激光原理复习知识点
激光（Laser）是一种特殊的光源，具有高亮度、高单色性和高直线度等特点，广泛应用于医疗、通信、材料加工等领域。
激光的产生是基于激光原理，本文将围绕激光原理展开复习，帮助读者更好地理解激光的工作原理及常见应用。
1. 光的特性：
光是电磁波的一种，具有波粒二象性。
在光学中，我们常常将光看作是一束光线，使得光的传播更易于理解。
光的主要特性包括波长、频率、振幅和相位等。
2. 激射过程：
激光的产生是通过光子在外部受激辐射的作用下，从处于激发态的原子或分子中重新退激而产生。
这个过程需要一种激光介质，如气体、固体或液体，以及与之匹配的能量源，如泵浦光源或电子束。
3. 受激辐射：
在激光介质中，经过泵浦作用，一部分原子或分子被激发到激发态。
当这些处于激发态的粒子受到外界能量刺激时，会从高能级跃迁到较低能级，释放出额外的光子，这就是受激辐射。
这些受激辐射的光子可以与其他激发态粒子进行相互作用，进一步增强受激辐射的效果。
4. 波导结构：
为了通过受激辐射实现激光的放大和反射，激光器通常采用波导结构。
波导结构允许激光光束在其中传播，而不会发生较大的损耗。
波导结构可以是导光纤、半导体器件或光学腔等形式。
5. 消谐：
在激光器中，为了保持单一频率的输出，需要进行消谐。
消谐可以通过调整激光介质的性质或使用消谐元件来实现。
消谐的目的是确保激光器输出的光具有较窄的频谱宽度，以便于在通信和光谱分析等应用中的有效使用。
6. 光的放大：。
激光的基础知识
N i Ce
Ei / kT
N1 E1
N2 E2
( E1 E2 ) / kT
E2
。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 E1 。 N1
粒子数的正常分布
E2 E1
.. .. .
N2
E2
E1
...... ....... ..
E2 E1
N2
。 。 N 。 。 。 1
粒子数反转分布
四
激光器的特性和应用
1 方向性好(Direction)
利用激光准直仪可使长为2.5km的隧道掘进偏差 不超过16nm. 2 单色性好(Monochromaticity ) 3 亮度高(Brightness) 能量集中 4 相干性好(Coherence) 普通光源的发光过程是自发辐射,发出的不是 相干光 , 激光的发光过程是受激辐射,它发出 的光是相干光.
氦氖激光器
2
红宝石激光器
红宝石激光器的工作物质是棒状红宝石晶体， 它发出的激光是脉冲激光，波长为694.3nm.
激光器发展的主要方面 脉冲灯 全 反 射 镜
。 U。 0
红宝石棒
。 U。
半 透 射 镜
（1）扩展了激光的 波长范围. （2）激光的功率 大大提高. （3）激光器已能 实现小型化.
红宝石激光示意图
加强光须满足驻波条件
lk 2
全反射镜
加强光须满足驻波条件 l k . 2 激光光束 l
光学谐振腔示意图
部分透光反射镜
三 激光器
1 氦氖气体激光器 输出的激光单色性好、结构简单、使用方便、32.8nm
3
部分反射镜
全反射镜
基态 氦和氖的原子能级示意图
激光知识
1、问题皮肤
痤疮、皮炎、湿疹、毛囊角化症、毛孔粗大、毛细血管扩张、松弛、皱纹、色斑等。
2、IPL美颜柔肤镭射（飞顿光子平台）
嫩肤、毛孔粗大、毛细血管扩张、肤色暗淡、细小皱纹、色斑。
3、紧颜柔肤镭射（飞顿780nm或1064/LP1064nm）
细小皱纹、皮肤松弛、毛孔粗大
4、调Q镭射祛斑
（纹眉、纹眼线、纹身）、太田痣、雀斑、老年斑、咖啡斑。
5、冰动力速型脱毛（冰点）
全身各个部位的黑色毛发，快速、无痛。
冰点华尔兹：1 SHR冰点脱毛+2 NIR红外美白、收细毛孔、收紧皮肤+3 深层滋养修护。
（SHR脱毛近于干净一般是三次后再做NIR，于NIR间隔21天，NIR做完就可以做滋养修护）
6、台湾第四代黑脸娃娃（green激光美肤）
毛孔粗大、油脂分泌过盛、皮肤暗淡、皮肤粗糙。
7、像素镭射
明显改善痤疮疤痕、细小皱纹、快速皮肤收紧、显著提高皮肤弹性和质地、恢复皮肤的健康状态、治疗光老化皮肤。
8、靓采深层嫩肤镭射（long1064nm）
粗大皱纹、红色痤疮疤痕、短期外伤性红色疤痕。
9、STC魔塑电波拉皮（NIR红外）
面部皮肤松弛塑形、口周眼皱浅表皱纹、美白、收细毛孔。
激光基础知识
激光基础知识目录一、激光概述 (2)1.1 激光的定义 (3)1.2 激光的产生原理 (4)1.3 激光的特点与应用 (4)二、激光器的工作原理与结构 (5)2.1 激光器的基本构成 (6)2.2 激光器的类型 (7)2.2.1 固体激光器 (9)2.2.2 液体激光器 (10)2.2.3 气体激光器 (11)2.3 激光器的输出特性 (13)三、激光的发射与调控 (14)3.1 激光的发射过程 (15)3.2.1 脉宽调制 (17)3.2.2 频率调制 (18)3.2.3 相位调制 (19)四、激光的传输与耦合 (20)4.1 激光的传输介质 (21)4.2 激光的耦合方式 (22)4.3 激光的聚焦与散射 (23)五、激光的检测与测量 (24)5.1 激光的检测方法 (25)5.2 激光的测量技术 (27)5.2.1 功率测量 (29)5.2.2 频率测量 (30)5.2.3 相位测量 (31)六、激光的安全与防护 (32)6.2 激光的防护措施 (35)6.3 激光的正确使用与废弃处理 (36)七、激光新技术与发展趋势 (37)7.1 新型激光技术 (38)7.2 激光技术的应用领域 (40)7.3 激光技术的发展趋势 (41)一、激光概述激光（Laser）是一种受控能量释放过程，通过特定物质在受激发射过程中发射出高度集中、单一波长的光子束。
它是一种非传统光源，具有许多独特的特点和优势。
激光的原理起源于20世纪初，当时科学家们发现某些物质的电子在受到特定频率的光照射后，会吸收能量并跃迁到更高的能级。
当这些电子从高能级回落到低能级时，会以光的形式释放出能量。
这种跃迁过程使得特定波长的光被有效地放大和发射，从而产生了激光。
单色性：激光发射出的光子具有高度集中的单一波长，这使得激光在光谱分析、医疗、通信等领域具有广泛的应用价值。
直线性：激光的光束传播方向高度集中，几乎可以沿直线传播，这使得激光在切割、焊接等加工领域具有很高的精度。
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• 从此便产生了所谓位相匹配条件k(2)=2k(),它是产生 光学倍频的重要条件,其中k()和k(2)分别为基频和倍 频光在媒质中的波矢 当这两个光波沿同一方向传播 时，此条件转化为要求媒质中倍频光的折射率(2)等 于基频光的折射率。 通常利用晶体本身的双折 射性质来实现位相匹配。例如，对于负单轴晶体， 在正常色散情况下，可选择光的偏振方向使基频光 为寻常光，倍频光为非常光，再通过恰当选取光波 传播方向与晶轴的夹角来实现位相匹配。 当满 足位相匹配条件时，倍频光功率密度正比于基频光 功率密度的二次方，也正比于晶体作用长度的二次 方。此外还与媒质的倍频系数（二阶非线性极化率） 二次方成正比。
• 激光放大器：为获要高能量或功率而保持光束的质量 （包括脉宽，线宽，偏振等）通常采用放大的方法。激 光放大器的结构与激光振荡腔器基本相似，只不过前者 不需要激光共振腔系统；输入激光辐射通常是采取单次 通过放大器内增益媒介的方式获得单次行波放大 • 光放大器有三种:光纤放大器，拉曼放大器，半导体光 放大器 • 放大器的组成：振荡部分，放大部分，电源，触发器， 延迟电路 • 放大器由振荡级决定脉冲宽度，谱线宽度，光束发散角 • 放大器输出与输入的比值为放大倍数
• 固体激光器对工作物质的要求？ • 光学和光谱的特性： 2 具有三能级或者四能级系统，从降低阈值和 提高效率的角度来衡量能级结构，四能级优于三能级 3具有宽的吸收带，大的吸收系数和吸收截面以利于储能 4掺入的激活离子具有有效的发射光谱和大的发射截面 5在泵浦光的光谱区和震荡波长处高度透明 6在激光波长范围内的吸收，散射的损耗小，损伤阈值高 7激活离子能够实现高浓度参杂，且荧光寿命长 8 不因泵浦光激发产生的色心而导致对光的有害吸收 9足够大的尺寸和良好的光学均匀性
• 如何解决LD端泵激光器的发散问题？ 因为半导体激光器快轴发散角很大，要把激 光输出全部耦合到探测器，就要求较大的 探测面积以及较近的探测器和激光器发光 面之间距离。但大面积的探测器制造困难， 价格昂贵。或者可以用小探测面尽量靠近 激光发射面，但由于探测面的厚度仅为 70um，为了安全使用，应尽量避免与任何 物体接触，因此探测器前面都有保护套
• 当工作气体温度变化时LD段泵激光器输出 波长也可能发生变化，此现象称输出波长 的温度漂移 • LD全固态激光器的分类：按泵浦方式分类， 全固态激光器可分为端面泵浦，侧面泵浦， 混合泵浦；按工作物质形状分类，棒状激 光器，板条激光器，盘片激光器，光纤激 光器；LD测泵基本泵浦波长为808nm
• 激光器冷却方式：水冷和风冷 • YAG：1064nm He-Ne:632.8nm Co2:10.6um • 各种跳Q技术： 1 电光调Q：某些晶体的电光效应做成的电光 开光，对激光调Q 特点：在使用的波长范围内，对光的吸收和 散射要小，电阻率要大，介电损耗要小， 化学稳定机械和热性能好半波电压低
• 什么是受激拉曼散射 受激拉曼散射是强激光与物质相互作用 如何计算倍频效率？ 分别测得532nm激光的能量E1,1064nm激光的 能量E2，，那么倍频效率为 Q ＝Ｅ１ ／（Ｅ１＋Ｅ２）
倍频：基频以外的其他振动能级跃迁产生的红外 吸收频率统称为倍频。v=0至v=2的跃迁称为第 一个倍频2n，相应地3n, 4n……等均称为倍频 • 基频以外的其他振动能级跃迁产生的红外吸收 频率统称为倍频。v=0至v=2的跃迁称为第一个 倍频2n，相应地3n, 4n……等均称为倍频。 • 使获得频率为原频率整数倍的方法。利用非线 性器件从原频率产生多次谐波，通过带通滤器 选出所需倍数的那次谐波。在数字电路中则利 用逻辑门来实现倍频
• 应用 光学倍频可将红外激光转变为可见激 光，或将可见激光转变为波长更短的激光，从 而扩展激光谱线覆盖的范围。在激光技术中已 被广泛采用。为得到波长更短的激光可用多级 倍频。 目前已有许多种倍频晶体，且可达 到相当高的倍频转换效率。对于可见及近红外 的基频光，常用的倍频晶体有 KDP、KDPADP、 LiIO、CDA等等, 转换效率可高达30％～50％。 对于中红外基频光,常用晶体为AgAsS、GdGeAs、 Te、CdSe等，转换效率为5％～15％左右。
• 光学倍频： 又称光学二次谐波，是指由于光与非线性媒 质（一般是晶体）相互作用,使频率为的基 频光转变为2的倍频光的现象。这是一种常 见而重要的二阶非线性光学效应
• 来源 • 光学倍频来源于媒质在基频光波电场作用下产生 的二阶非线性极化，即极化强度中与光波电场二次 方成比例的部分这一部分极化强度相当于存在一种 频率为2的振荡电偶极矩。基频光波在媒质中传播 的同时激励起一系列这样的振荡电偶极矩。它们在 空间中的分布就好比一个按一定规则排列的偶极矩 阵列，偶极矩之间有一定的相对位相。由于阵列中 每个电偶极பைடு நூலகம்都要辐射频率为2的光波, 故偶极矩阵 列的辐射应是这些光波互相干涉的结果。无疑，只 当干涉是相互加强时才会有效地产生倍频光输出为 此，阵列中各振荡电偶极矩间要保持恰当的位相关 系
2被动调Q：在激光腔内使用可饱和吸收晶体 可以得到被动Q开光，这种Q开光是利用饱 和吸收体存在非线性吸收特性，在强激光 作用下吸收饱和而对激光呈现透明特性 3 声光调Q:光用过有超声波作用的介质时，由 于衍射造成的偏折来控制激光器的Q值 Laser:light amplification by stimulated emission of Radiation
激光常见知识
1常见的非线性光学现象 弹性作用：二次谐波SHG，三波混频，参量放 大，双光子吸收
非弹性作用：拉曼散射，布里渊区散射 2倍频方式或非线性光学的相位匹配方式 温度相位匹配和角度相位匹配
3 影响倍频效率的主要因素： 晶体的非线性系数，泵浦光的峰值功率密度， 相位匹配条件 4 受激拉曼散射和自发拉曼散射相比有什么特 点 （1）受激拉曼散射有阈值条件 （2）受激拉曼散射光的方向性好 （3）受激拉曼散射光强极高 （4）受激拉曼散射光具有很高的单色性 （5）受激拉曼散射光脉冲短
• 激光器的 基本组成及其作用？
• 激光器有工作物质，谐振腔，泵浦源三部 分组成，工作物质是激光器的核心，作用 是为激光产生提供反转粒子数；谐振腔是 重要部件，不仅满足激光 震荡的必要条件 而且对输出的激光的模式，功率，光速发 散角都有很大影响；泵浦源是为实现粒子 数提供 外界能量系统
• YAG优点： 高增益系数，阈值低，1064nm光波吸收少，功 率高，机械性能和光学质量好，适用于多种方 式（连续，脉冲，调Q，锁模） YVO4的优点： 在808nm左右的泵浦带宽约为YAG的5倍，在 1068nm处的激光发射截面是YAG的3倍，阈值 低，双轴晶体，输出为线偏振由于YVO4泵浦带 较宽，所以其激光性能更适合LD的温度变化 ， 由于吸收截面大，其吸收系数大又因为热导率 小，YVO4适于薄片状纵向泵浦中小功率激光器
• 电光调Ｑ的 特点： 开关时间短，同步精度高，系统稳定可靠， 输出脉冲窄， • 电光晶体的要求：在使用波长范围内对光 的吸收和散射要小，电阻率要大，介电损 耗角要小，化学稳定，机械和热性能好， 平波电压低
• 聚光腔的作用：
提高泵浦源泵浦转换效率及泵浦的辐射均匀 性，是泵浦源与工作物质有效的耦合 被动调Q的基本原理？ 在激光腔内使用可饱和吸收晶体可以得到被 动调Q开关，这一种是利用饱和吸收体存在 非线性吸收特性，在强光照射下吸收饱和 而对激光呈现透明的特性而制成的